JPH07195150A - Method for casting aluminum alloy for hdd - Google Patents

Method for casting aluminum alloy for hdd

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JPH07195150A
JPH07195150A JP35538993A JP35538993A JPH07195150A JP H07195150 A JPH07195150 A JP H07195150A JP 35538993 A JP35538993 A JP 35538993A JP 35538993 A JP35538993 A JP 35538993A JP H07195150 A JPH07195150 A JP H07195150A
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JP
Japan
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plating
casting
aluminum alloy
crystallized
hdd
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Application number
JP35538993A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Nagakura
豊 永倉
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07195150A publication Critical patent/JPH07195150A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a producing method of an aluminum alloy for HDD, by which the high strength aluminum alloy is obtd. and crystallized material having a specific value or higher can perfectly by eliminated. CONSTITUTION:The aluminum alloy composed of 5.0-8.0 Mg as the essential element and further, 0.03-0.3% Cu, 0.1-0.5% Mn and if necessary, further <=0.5% Zn and the balance with impurities, and regulated to 0.02-0.1% Fe and 0.02-0.1% Si in the impurities, is cast under the condition of 60-150mm/min casting speed and 200-500mm thickness of a cast block. By this cast method, the crystallized material having >=7mum particularly Al-Fe series crystallized material can perfectly be eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はディスク用アルミニウム
合金基盤の製造技術に関し、更に詳細には、ノートブッ
ク・パームトップ等の小型コンピュータに搭載するHD
D用アルミニウム合金の鋳造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for manufacturing an aluminum alloy substrate for a disk, and more specifically, an HD mounted on a small computer such as a notebook or palmtop.
The present invention relates to a method for casting an aluminum alloy for D.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、コンピュータ等の記録媒体とし
て使用される磁気ディスク等の基盤材としては、軽量
で、非磁性で、剛性を有すること、精密加工、研
磨により良好な表面精度が簡単に得られること、安価
であること、等の理由により、アルミニウム合金が使用
されてきた。特に5086合金等の5000系アルミニ
ウム合金は、上記の特性が良好なため、塗布型メディア
・薄膜メディアを通じてHDD用アルミニウム合金基盤
材として使用されてきた。
2. Description of the Related Art Generally, as a base material for a magnetic disk used as a recording medium for a computer or the like, it is lightweight, non-magnetic and has rigidity, and good surface accuracy can be easily obtained by precision processing and polishing. Aluminum alloys have been used for reasons such as being available, being inexpensive, and the like. In particular, the 5000 series aluminum alloy such as the 5086 alloy has been used as an aluminum alloy base material for HDD through a coating type medium / thin film medium because of its excellent properties described above.

【0003】通常、このディスク用アルミニウム合金
は、以下の工程により製造される。まず、所定の地金純
度を持つアルミニウムを溶解し、Mg等の諸成分を適量
添加する。その後、鋳造速度20〜40mm/分程度で、
200〜600mm厚に造塊を行い、アルミニウムインゴ
ットとする。このインゴットは、均熱と呼ばれる400
〜550℃の熱処理に供せられる。この熱処理は鋳塊組
織の均一化のために行う。その後、熱間圧延を行い10
mm以下の板とする。更に冷間圧延を行い、ディスク材と
して適用可能な厚さに圧延される。その後、円盤形状に
打ち抜きを行い、更にディスク表面を研磨加工する、所
謂サブストレート加工により、表面粗度の低減及び酸化
物の除去を行う。以上の工程により、所謂アルミニウム
サブストレートとなる。
Usually, this aluminum alloy for discs is manufactured by the following steps. First, aluminum having a predetermined metal purity is melted, and various components such as Mg are added in appropriate amounts. After that, at a casting speed of 20 to 40 mm / min,
An ingot is made to a thickness of 200 to 600 mm to obtain an aluminum ingot. This ingot has 400
It is subjected to heat treatment at ˜550 ° C. This heat treatment is performed to make the ingot structure uniform. After that, hot rolling is performed 10
The plate should be less than mm. Further, it is cold-rolled and rolled to a thickness applicable as a disc material. After that, punching into a disk shape and further polishing the disk surface, so-called substrate processing, reduces surface roughness and removes oxides. Through the above steps, a so-called aluminum substrate is obtained.

【0004】このアルミニウムサブストレートには、通
常、表面硬化のため、Al基盤上にNi−Pメッキが施さ
れる。ところが、このメッキ処理を行うと、メッキ面に
突起やへこみ、所謂ノジュール(メッキ面の突起)・ピッ
ト(メッキ面のへこみ)等と呼ばれるメッキ欠陥が生じ
る。このメッキ欠陥は後工程のメッキ膜研磨により取り
除かれる。しかし、このような欠陥の生じた部位には極
微細なメッキピットが生じ易いことが判明した。このよ
うなピットは、従来はデータエラーの原因とはならなか
ったが、近年の高密度化に伴い、このような微細なピッ
トもデータエラーの原因となりつつある。そこで、近年
ではメッキ欠陥を皆無化することが検討されている。
This aluminum substrate is usually Ni-P plated on an Al substrate for surface hardening. However, when this plating treatment is performed, a plating defect such as a protrusion or a dent, a so-called nodule (a protrusion on the plating surface) or a pit (a dent on the plating surface) occurs on the plating surface. This plating defect is removed by plating film polishing in a subsequent step. However, it has been found that extremely fine plating pits are likely to occur at the sites where such defects occur. Such a pit has not been a cause of a data error in the past, but such a fine pit is becoming a cause of a data error with the recent increase in density. Therefore, in recent years, elimination of all plating defects has been studied.

【0005】この問題につき、本出願人が鋭意検討した
結果、このメッキ欠陥の数・サイズとAl基盤の晶出物
数・晶出物サイズとは相関関係があること、更に、晶出
物がメッキ欠陥の原因となる理由を追求した結果、先ず
晶出物のうちメッキ欠陥の原因となるのは、直径7μm
以上の晶出物であることを究明した。更に研究を進めた
結果、このような粗大な晶出物がメッキ欠陥となるのは
以下の理由によることが判明した。
As a result of diligent examination by the present applicant regarding this problem, there is a correlation between the number and size of plating defects and the number and size of crystallized substances on the basis of Al. As a result of pursuing the cause of plating defects, the first cause of plating defects in the crystallized substance is the diameter of 7 μm.
The above crystallized substance was investigated. As a result of further research, it was found that such a coarse crystallized substance becomes a plating defect for the following reason.

【0006】すなわち、7μm以下の小さい晶出物の場
合には、メッキ前処理時に溶解・脱落して、後のNi−
Pメッキ工程においてレベリングされるため、メッキ欠
陥とはならない。しかし、晶出物が7μm以上と粗大な
場合には、メッキ前処理時に完全には晶出物が溶解せ
ず、晶出物がNi−Pメッキ工程まで残ってしまい、こ
の部分にNi−Pが析出せずに、欠陥となってしまうこ
とを究明した。
That is, in the case of a small crystallized substance having a size of 7 μm or less, it is dissolved and removed during the pretreatment of plating, and the Ni-
Since it is leveled in the P plating process, it does not cause a plating defect. However, when the crystallized substance is as large as 7 μm or more, the crystallized substance is not completely dissolved during the pretreatment of plating, and the crystallized substance remains in the Ni-P plating step. It has been clarified that is not a precipitate and becomes a defect.

【0007】この晶出物については、5086系ではM
g−Si系・Al−Fe系が存在することが知られており、
Fe・Si量が少なくなれば晶出物の数が当然少なくな
り、メッキ欠陥の低減が可能となる。そこで、例えば、
純度99.99%等の高純度地金を使用して、Fe・Si
量を低減させることにより、晶出物サイズを小さくする
ことが指向されてきた。しかし、このような単純な地金
の高純度化は、大きなコストアップとなるばかりか、機
械的強度も低下してしまう。
This crystallized substance is M in the 5086 series.
It is known that there are g-Si and Al-Fe systems,
If the amount of Fe / Si decreases, the number of crystallized substances naturally decreases, and it becomes possible to reduce plating defects. So, for example,
Using high purity metal such as 99.99% purity, Fe ・ Si
It has been directed to reduce the crystallized size by reducing the amount. However, such a simple purification of the metal ingot not only increases the cost significantly, but also lowers the mechanical strength.

【0008】一方で、近年では、Al基盤には高強度化
が求められている。これは、近年ノートブック等の小型
コンピュータが大きな市場を形成しつつあり、これらの
コンピュータに対応するため、ハードディスクも近年薄
肉小径化が非常に強く要求されているためである。例え
ば、小径化に関しては、2.5インチ等の小径ディスク
が大きな市場を形成しつつあり、また薄肉化に関して
は、thin−gageと称される、従来材よりも30%程薄肉
化したAl基盤が広く使われ始めている。
On the other hand, in recent years, the Al substrate is required to have high strength. This is because, in recent years, small computers such as notebook computers are forming a large market, and in order to support these computers, hard disks have recently been required to be thin and have a small diameter. For example, in terms of diameter reduction, 2.5 inch discs and other small diameter discs are forming a large market, and regarding thickness reduction, it is called thin-gage, an Al substrate that is about 30% thinner than conventional materials. Is beginning to be widely used.

【0009】そして、現在この薄肉化は更に進行中であ
る。この薄肉化に対応するために、本発明者らが鋭意検
討した結果、従来のAl合金では今後の薄肉化に対応で
きないことが判明した。これは、板厚が薄くなると、ア
ルミニウム基盤の強度が急激に低下するため、Ni−P
膜の張力により、ディスクが変形してしまうためであ
る。また、同理由により、所謂ハンドリング時に簡単に
変形してしまい、製造が非常に困難であるという問題も
生じる。
At present, this thinning is further progressing. As a result of intensive studies by the present inventors in order to cope with this thinning, it was found that the conventional Al alloy cannot cope with the future thinning. This is because when the plate thickness becomes thin, the strength of the aluminum substrate drops sharply, so Ni-P
This is because the disk is deformed by the tension of the film. Further, for the same reason, there is a problem in that it is easily deformed during so-called handling, which makes manufacturing very difficult.

【0010】以上の如く、現在、アルミニウムディスク
では、メッキ欠陥の皆無化及び高強度化の2点が問題と
なっている。
As described above, at present, there are two problems in aluminum discs: elimination of plating defects and enhancement of strength.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本出願人は、このよう
な実情に鑑みて種々検討を重ねた結果、Mg含有量を従
来の4%から6%まで増加させ、またMnを0.3%添加
することにより、高強度と小メッキ欠陥サイズを両立さ
せることが可能なAl合金が製造できることを究明した
(特開昭56−105846号)。この製造方法の特徴
は、晶出物微細化のために高温で熱間圧延を施すことで
ある。すなわち、Mg−Si系晶出物は、400℃程度の
温度で析出・粗大化を生じ易い。そこで、鋳造中に生じ
たMg−Si系晶出物を均熱により固溶させ、その後高い
温度で熱間圧延を行うことにより、晶出物の粗大化が防
止できることを利用している。
The present applicant has conducted various studies in view of such circumstances, and as a result, increased the Mg content from the conventional 4% to 6% and the Mn to 0.3%. It was clarified that the addition of Al makes it possible to produce an Al alloy capable of achieving both high strength and small plating defect size.
(JP-A-56-105846). The feature of this manufacturing method is that hot rolling is performed at a high temperature in order to refine the crystallized substances. That is, the Mg-Si system crystallized substance is apt to cause precipitation and coarsening at a temperature of about 400 ° C. Therefore, it is utilized that the Mg-Si-based crystallized product generated during casting is soaked to form a solid solution and then hot-rolled at a high temperature to prevent coarsening of the crystallized product.

【0012】しかし、更に検討を進めた結果、上記製造
方法ではMg−Si系晶出物の微細化は可能となるが、A
l−Fe系晶出物の微細化は不可能であることが判明し
た。これは、Al−Fe系晶出物はMg−Si系晶出物に比
較して非常に融点が高く、鋳造中に生じたAl−Fe系晶
出物は、均熱・熱延工程でアルミニウム中に固溶させる
ことができないためである。また、Al−Fe系晶出物
は、一般にMg−Si系晶出物より粗大であり、メッキ欠
陥となる確率が高い。
[0012] However, as a result of further study, it is possible to make the Mg-Si system crystallized product finer by the above-mentioned production method.
It was found that it was impossible to refine the l-Fe system crystallized product. This is because the Al-Fe-based crystallized substance has a very high melting point as compared with the Mg-Si-based crystallized substance, and the Al-Fe-based crystallized substance generated during casting is aluminum in the soaking / hot rolling process. This is because it cannot be dissolved as a solid solution. Further, the Al-Fe-based crystallized substance is generally coarser than the Mg-Si-based crystallized substance, and has a high probability of becoming a plating defect.

【0013】そこで、Al−Fe系晶出物は鋳造工程にて
Al−Fe系晶出物が微細な分布となるようにコントロー
ルすることが必要になる。そこで、従来から薄板連鋳法
等の、鋳塊厚さ3〜10mm程度に鋳造する、薄肉鋳造法
を適用することが提案されてきた。この薄板連鋳法に関
しては、特開昭60−140号等に詳しく記載されてい
る。しかし、このような薄板連鋳法は生産性が非常に悪
く、またコストアップとなる問題点があり、近年ではデ
ィスク材への適用が非常に難しくなっている。また、薄
板連鋳法を適用した場合には、圧延率が低いため結晶粒
が粗くなることから、強度が通常材より低くなるという
問題点もあり、薄肉材用途としての適用が難しい。
Therefore, it is necessary to control the Al-Fe system crystallized product so that the Al-Fe system crystallized product has a fine distribution in the casting process. Therefore, it has been conventionally proposed to apply a thin-wall casting method such as a continuous casting method of a thin plate for casting to a thickness of about 3 to 10 mm. This thin plate continuous casting method is described in detail in JP-A-60-140 and the like. However, such a thin plate continuous casting method has problems of extremely poor productivity and increased cost, and in recent years, it has become very difficult to apply it to a disc material. Further, when the thin plate continuous casting method is applied, since the rolling ratio is low, the crystal grains become coarse, so that there is a problem that the strength becomes lower than that of a normal material, and it is difficult to apply it as a thin material application.

【0014】本発明は、かゝる事情のもとで、高強度化
を達成し、且つ7μm以上の晶出物を皆無化し得るHD
D用アルミニウム合金の製造方法を提供することを目的
としている。
Under the circumstances, the present invention achieves high strength and can completely eliminate crystallized substances of 7 μm or more.
It is an object to provide a method for producing an aluminum alloy for D.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明者が種々検討した結果、生産性及びコストア
ップなしに晶出物を微細化するためには、鋳造速度の増
加が最も望ましいことを究明し、ここに本発明をなした
ものである。
As a result of various studies by the present inventors in order to solve the above-mentioned problems, an increase in the casting speed is the most important for refining crystallized substances without increasing productivity and cost. The present invention has been made here by clarifying the desirability.

【0016】すなわち、本発明は、必須元素としてM
g:5.0〜8.0%を含有し、更にCu:0.03〜0.3
%、Mn:0.1〜0.5%を含有し、必要に応じて更に
Zn:0.5%以下を含有し、残部がAl及び不純物から
なり、該不純物のうちFeとSiをそれぞれ0.02%≦
Fe≦0.1%、0.02%≦Si≦0.1%に規制したア
ルミニウム合金を、鋳造速度60〜150mm/分、鋳塊
厚さ200〜500mmの条件にて鋳造することを特徴と
する高強度かつ晶出物サイズの小さいHDD用アルミニ
ウム合金の鋳造方法を要旨としている。
That is, in the present invention, M is used as an essential element.
g: 5.0-8.0%, Cu: 0.03-0.3
%, Mn: 0.1 to 0.5%, Zn: 0.5% or less if necessary, the balance consisting of Al and impurities, and Fe and Si of each of the impurities are 0. 0.02% ≤
An aluminum alloy regulated to Fe ≦ 0.1% and 0.02% ≦ Si ≦ 0.1% is cast at a casting speed of 60 to 150 mm / min and an ingot thickness of 200 to 500 mm. The gist is a casting method of an aluminum alloy for HDD, which has a high strength and a small crystallized product size.

【0017】[0017]

【作用】以下に本発明を更に詳述する。まず本発明の知
見を得るに至った試験結果について説明する。
The present invention will be described in more detail below. First, the test results leading to the knowledge of the present invention will be described.

【0018】まず、本発明者は、晶出物分布に及ぼす均
熱条件・熱間圧延条件等を調査した。この結果、上記の
如く、Mg−Si系晶出物は均熱及び熱間圧延工程の改善
により微細化できるが、Al−Fe系晶出物は鋳造条件の
みに影響を受けることが判明した。
First, the present inventor investigated the soaking conditions, hot rolling conditions, etc., which affect the distribution of crystallized substances. As a result, as described above, it was found that the Mg-Si system crystallized product can be refined by improving the soaking and hot rolling steps, but the Al-Fe system crystallized product is affected only by the casting conditions.

【0019】そこで、鋳造条件につき検討した。すなわ
ち、一般的にアルミニウム合金の鋳造にはDC鋳造法と
呼ばれる方法が適用される。同法では、溶湯の冷却には
水冷鋳型による1次冷却と、冷却水を直接インゴットに
かける2次冷却とがある。冷却速度は1次冷却に比較し
て2次冷却の方が速い。しかし、アルミニウム合金では
溶湯に直接水が接触すると、爆発が生じるため、まず1
次冷却により溶湯の外部のみ冷却・凝固させ、所謂凝固
殻を形成させる。その後、この凝固殻に直接水をかけ
る、2次冷却を行い、インゴットを作成する。
Therefore, the casting conditions were examined. That is, a method called a DC casting method is generally applied to casting an aluminum alloy. In this method, cooling of the molten metal includes primary cooling with a water-cooled mold and secondary cooling with cooling water directly applied to an ingot. The cooling rate of the secondary cooling is higher than that of the primary cooling. However, with aluminum alloys, if water directly contacts the molten metal, an explosion will occur.
By the subsequent cooling, only the outside of the molten metal is cooled and solidified to form a so-called solidified shell. Then, water is directly applied to the solidified shell to carry out secondary cooling to prepare an ingot.

【0020】その際、Al−Fe晶出物を微細化し、多数
・均一に分布させるためには、冷却速度を増加させるこ
とが重要であることを究明した。すなわち、晶出物サイ
ズは、鋳造時の晶出物の成長速度に依存するが、この晶
出物の成長速度を規制するのは、Fe原子の拡散量であ
る。そこで、粗大晶出物を抑制するためには、溶湯中の
Fe原子が局部的に集中する前に凝固を完了させること
が必要になる。鋳造速度を増加させれば、溶湯が高い温
度の内に2次冷却が行われ、温度勾配が急になる。この
ため、冷却速度及び凝固界面の進行速度が増加する。そ
こで、Feが局部的に集中する前に溶湯が凝固し、晶出
物を微細化することが可能であることを究明した。
At this time, it was revealed that it is important to increase the cooling rate in order to make Al-Fe crystallized substances finer and to distribute a large number of them uniformly. That is, the crystallized material size depends on the growth rate of the crystallized material at the time of casting, and it is the diffusion amount of Fe atoms that controls the growth rate of the crystallized material. Therefore, in order to suppress coarse crystallized substances, it is necessary to complete the solidification before the Fe atoms in the molten metal are locally concentrated. When the casting speed is increased, the secondary cooling is performed within the high temperature of the molten metal, and the temperature gradient becomes steep. Therefore, the cooling rate and the progress rate of the solidification interface increase. Then, it was clarified that the molten metal can be solidified before Fe is locally concentrated and the crystallized substances can be made finer.

【0021】すなわち、本発明は、高強度化のためにM
g、Mnを多量に添加し、更にFe・Siを規制したアルミ
ニウム合金を用い、メッキ欠陥の皆無化、すなわち晶出
物の微細化のために高速鋳造を施すことを基本的思想と
している。次に本発明におけるAl合金の化学成分の限
定理由を説明する。
That is, according to the present invention, in order to increase the strength, M
The basic idea is to use an aluminum alloy in which a large amount of g and Mn are added and Fe / Si is regulated, and to eliminate plating defects, that is, to perform high-speed casting to refine crystallized substances. Next, the reasons for limiting the chemical composition of the Al alloy in the present invention will be explained.

【0022】Mg:MgはAl基盤の強度向上に最も有効
な元素であり、通常ディスク材としては4%程度添加さ
れている。しかし、この添加量では薄肉用ディスク材と
しては十分な強度が得られず、5.0%以上が必要であ
る。しかし、8.0%を超えると、たとえ薄肉鋳造法を
適用しても扁析等の問題が生じ、産業上利用できない。
したがって、Mg含有量は5.0〜8.0%とする。
Mg: Mg is the most effective element for improving the strength of the Al base, and is usually added in an amount of about 4% as a disc material. However, with this addition amount, sufficient strength cannot be obtained as a thin disk material, and 5.0% or more is required. However, if it exceeds 8.0%, even if the thin casting method is applied, problems such as segregation occur, and it cannot be industrially used.
Therefore, the Mg content is set to 5.0 to 8.0%.

【0023】Mn:Mnは加工硬化を促進し、且つ焼鈍再
結晶温度を上げるために必要な元素である。また、メッ
キ欠陥の寸法を減少させる効果がある。これは、粗大な
Al−Fe系晶出物の1部を置換してAl<Mn・Fe>を
つくり、結果として粗大なAl−Fe系晶出物が減少する
ことに起因している。しかし、Mn量が0.1%未満では
この効果が十分に期待できず、また0.5%を超えて添
加するとエッチング性が過剰となり、メッキ面が非常に
粗くなるため好ましくない。したがって、Mn量は0.1
〜0.5%とする。
Mn: Mn is an element necessary for promoting work hardening and raising the annealing recrystallization temperature. It also has the effect of reducing the size of plating defects. This is because a part of the coarse Al-Fe-based crystallized substance is replaced to form Al <Mn.Fe>, and as a result, the coarse Al-Fe-based crystallized substance is reduced. However, if the amount of Mn is less than 0.1%, this effect cannot be fully expected, and if it exceeds 0.5%, the etching property becomes excessive and the plated surface becomes very rough, which is not preferable. Therefore, the amount of Mn is 0.1
~ 0.5%.

【0024】Cu:CuはAl合金中に均一に固溶し、ジ
ンケート処理時のZnの基盤表面への析出を均一微細に
する効果を持っている。そこで、メッキ面のノジュール
の発生を抑制する効果があるが、0.03%未満では上
記の効果が得られず、また0.3%を超えて添加した場
合にはノジュールの発生が多大となったり、結晶粒界の
エッチング性が過剰となり、メッキ面の平滑性を損ねる
ので好ましくない。したがって、Cu量は0.03〜0.
3%とする。
Cu: Cu uniformly dissolves in the Al alloy, and has the effect of making the precipitation of Zn on the substrate surface during zincate treatment uniform and fine. Therefore, there is an effect of suppressing the generation of nodules on the plated surface, but if it is less than 0.03%, the above effect cannot be obtained, and if added in excess of 0.3%, the generation of nodules becomes large. Alternatively, the etching property of the crystal grain boundaries becomes excessive and the smoothness of the plated surface is impaired, which is not preferable. Therefore, the amount of Cu is 0.03 to 0.0.
3%.

【0025】Zn:ZnもAl合金中に均一に固溶し、ジ
ンケート時のZnの基盤表面への析出を均一微細とし、
ノジュールの発生を抑制する効果を持っている。但し、
Znの適正添加量はメッキ条件により大きく変わること
が判明した。すなわち、Zn無添加とした場合には、メ
ッキピットの生じ難い条件でメッキを施した場合にはノ
ジュールの低減が可能であるが、逆にメッキピットの生
じ易い条件でメッキを行った場合、多数のメッキピット
が生じてしまう。また、添加量が多すぎると、結晶粒界
のエッチング性が過剰となり、メッキ欠陥の原因とな
る。そこで、Znは無添加とするが、添加する場合には
0.5%以下の添加が望ましい。
Zn: Zn is also uniformly solid-dissolved in the Al alloy, and the precipitation of Zn on the substrate surface during zincate is made uniform and fine.
It has the effect of suppressing the generation of nodules. However,
It was found that the proper addition amount of Zn varies greatly depending on the plating conditions. That is, when Zn is not added, nodules can be reduced when plating is performed under conditions where plating pits are unlikely to occur, but conversely, when plating is performed under conditions where plating pits are likely to occur, Plating pits will occur. On the other hand, if the addition amount is too large, the etching property of the crystal grain boundaries becomes excessive, which causes plating defects. Therefore, Zn is not added, but if it is added, 0.5% or less is desirable.

【0026】Fe:Feは地金不純物として混入し、鋳造
工程等においてAl−Fe系金属間化合物を生じ易い。こ
の金属間化合物はディスク用基盤としての加工、所謂サ
ブストレート加工時の切削や研磨・研削等の加工工程に
おいて脱落し、窪みとなったり、また、メッキ前処理工
程において脱落しメッキ面のピット原因となる。このた
めFeの含有量は0.1%以下とするのが好ましい。しか
し、上記の如く、Feは晶出物の構成因子であり、高強
度化のためには必須のものであり、そのためには最低量
として0.02%は必要である。したがって、Fe含有量
は0.02〜0.1%とする。
Fe: Fe mixes in as a metal impurity and easily forms an Al--Fe intermetallic compound in a casting process or the like. This intermetallic compound falls off during processing as a disk substrate, such as cutting, polishing and grinding during so-called substrate processing, and becomes a dent, and it also falls off during the plating pretreatment process, causing pits on the plated surface. Becomes Therefore, the Fe content is preferably 0.1% or less. However, as described above, Fe is a constituent factor of the crystallized substance and is essential for increasing the strength. For that purpose, the minimum amount is 0.02%. Therefore, the Fe content is 0.02 to 0.1%.

【0027】Si:Siも地金不純物として混入するもの
であり、鋳造工程等においてMg−Si系晶出物を生じ
る。このMg−Si系晶出物はメッキ前処理工程において
脱落し、ピットの原因となるため、0.1%以下が好ま
しい。しかし、上記の如く、Siは晶出物の構成因子で
あり、高強度化のためには必須のものであり、そのため
には最低量として0.02%は必要である。したがっ
て、Si含有量は0.02〜0.1%とする。
Si: Si is also mixed as a metal impurity, and produces Mg-Si type crystallized substances in the casting process and the like. Since this Mg-Si system crystallized substance falls off in the pretreatment process of plating and causes pits, it is preferably 0.1% or less. However, as described above, Si is a constituent factor of the crystallized substance and is essential for increasing the strength. For that purpose, the minimum amount of 0.02% is necessary. Therefore, the Si content is 0.02 to 0.1%.

【0028】なお、本発明におけるディスク用アルミニ
ウム合金においては、これらの不純物以外のCr、Ti、
B等はJIS5086合金に許容されている範囲におい
て含まれていても差し支えない。
In the aluminum alloy for disks according to the present invention, Cr, Ti, other than these impurities,
B etc. may be contained in the range permitted by JIS5086 alloy.

【0029】次に本発明の鋳造条件について説明する。Next, the casting conditions of the present invention will be described.

【0030】鋳造速度:ディスク用途で使用されるアル
ミニウム合金は、5000系のAl−Mg合金が殆どであ
る。従来、この5000系合金は通常20〜40mm/分
程度の鋳造速度で造塊されている。これは、同合金では
固液共存層の幅が広いために高速に鋳造を行うと、凝固
殻が破れ、溶湯が漏れる可能性があるためである。
Casting speed: Most of the aluminum alloys used for disk applications are 5000 series Al-Mg alloys. Conventionally, this 5000 series alloy is usually ingoted at a casting speed of about 20 to 40 mm / min. This is because in the same alloy, the solid-liquid coexisting layer has a wide width, so that if the casting is performed at high speed, the solidified shell may be broken and the molten metal may leak.

【0031】しかし、本発明者が鋭意検討した結果、鋳
造速度を40mm/分以上に高速化しても冷却水の水量が
十分であり、且つ鋳造条件が適切であれば、溶湯漏れの
可能性は殆どないことが確認された。また、上記の如
く、鋳造速度は速ければ速い程晶出物は微細となる。こ
れは、鋳造速度が速い程冷却速度が増加し、且つ凝固界
面の進行が速くなるため、Feが局部的に集中する前に
Alの凝固が完了するためである。具体的には、最大晶
出物サイズを7μm以下とするためには、鋳造速度を6
0mm/分以上にすることが必要であることが判明した。
しかし、150mm/分を超える鋳造速度にて造塊する
と、通常の鋳型冷却法では凝固殻が破れ、溶湯が漏れる
可能性がある。したがって、鋳造速度は60〜150mm
/分とする。
However, as a result of diligent study by the present inventor, even if the casting speed is increased to 40 mm / min or more, if the amount of cooling water is sufficient and the casting conditions are appropriate, there is a possibility of molten metal leakage. It was confirmed that there was almost no. Further, as described above, the higher the casting speed, the finer the crystallized substances. This is because the faster the casting speed is, the higher the cooling rate is, and the faster the solidification interface progresses, so that the solidification of Al is completed before Fe is locally concentrated. Specifically, in order to set the maximum crystallized substance size to 7 μm or less, the casting speed is set to 6
It has been found that it is necessary to set it to 0 mm / min or more.
However, if the ingot is cast at a casting speed of more than 150 mm / min, the solidified shell may be broken and the molten metal may leak by the usual mold cooling method. Therefore, the casting speed is 60 ~ 150mm
/ Min.

【0032】鋳塊厚さ:鋳塊厚さは200〜500mmと
する。鋳塊厚さが200mm未満の場合には、圧延加工率
が低くなるため、結晶粒が粗くなり、強度が低くなる。
また、鋳塊厚さが500mmを超える場合には、圧延加工
率による強度向上の効果も飽和しており、また冷却速度
が低くなるために晶出物が粗大化してしまう。
Ingot thickness: The ingot thickness is 200 to 500 mm. If the thickness of the ingot is less than 200 mm, the rolling rate becomes low, the crystal grains become coarse, and the strength becomes low.
Further, when the thickness of the ingot exceeds 500 mm, the effect of improving the strength due to the rolling rate is saturated, and the cooling rate becomes low, so that the crystallized substance becomes coarse.

【0033】以上の条件にて鋳造するに際しては、ま
ず、適当な地金純度を持つアルミニウム合金を融点以上
で溶解し、更にMg・Mn・Cu等を適正含有量となるよ
うに添加する。そして、その後鋳造を行い、所謂アルミ
ニウムインゴットを作製する。この時、鋳造速度は上記
の如く60mm/分以上、150mm/分以下、鋳塊厚さを
200mm以上、500mm以下とする。鋳造後の製造工程
については従来と同様でよく、例えば以下の条件で行わ
れる。
In casting under the above conditions, first, an aluminum alloy having an appropriate metal purity is melted at a melting point or higher, and Mg, Mn, Cu, etc. are added so as to have an appropriate content. Then, casting is performed thereafter to produce a so-called aluminum ingot. At this time, the casting speed is 60 mm / min or more and 150 mm / min or less as described above, and the ingot thickness is 200 mm or more and 500 mm or less. The manufacturing process after casting may be the same as the conventional one, and is performed, for example, under the following conditions.

【0034】インゴツトはその後均熱に供せられる。こ
の熱処理は、鋳造歪みを取り除き圧延が可能となる状態
にするため、及び鋳造組織を均一化するために行う。こ
の熱処理温度が300℃以下である場合には均質化の効
果が十分でなく、また550℃以上ではAlの鋳塊表面
がバーニングし易く、表面品質を損なうため、その間の
温度で通常行われる。
The ingot is then subjected to soaking. This heat treatment is carried out in order to remove the casting strain and make rolling possible and to make the casting structure uniform. If the heat treatment temperature is 300 ° C. or lower, the homogenizing effect is not sufficient, and if the heat treatment temperature is 550 ° C. or higher, the surface of the ingot of Al easily burns and the surface quality is impaired.

【0035】更に、均熱後、熱間圧延を行う。熱間圧延
はできるだけ高温度(530〜460℃が好ましい)で行
い、Mg−Si系晶出物の微細化を図ることが肝要であ
る。更に、冷間圧延を行う。この工程ではディスクとし
て使用できる厚さまで板厚を薄くする。更に、この圧延
板を打ち抜き、切削等によりディスク形状として、歪み
除去のため必要に応じて焼鈍を行う。
After soaking, hot rolling is performed. It is important to carry out hot rolling at a temperature as high as possible (preferably 530 to 460 ° C.) to make the Mg—Si system crystallized product finer. Further, cold rolling is performed. In this step, the plate thickness is reduced to a thickness that can be used as a disc. Further, this rolled plate is punched, cut into a disk shape, and annealed as necessary to remove distortion.

【0036】次に、通常の圧延板は粗度が、例えば、R
a=0.1〜0.5μmとディスク基盤としては大きく、ま
た歪みも更に低下させる必要があるので、切削或いは研
磨によりディスク表面を削除し、所謂サブストレートと
する。
Next, an ordinary rolled plate has a roughness of, for example, R.
Since a = 0.1 to 0.5 .mu.m is large as a disk substrate and it is necessary to further reduce distortion, the disk surface is removed by cutting or polishing to form a so-called substrate.

【0037】このサブストレートに下地メッキを行う。
メッキ工程は通常、脱脂、エッチング、Zn置換等の前
処理工程及び実際のメッキ膜形成工程からなる。メッキ
膜には通常Ni−P等の非磁性のものを使用する。この
メッキ工程は、ディスク表面に硬さを付与し、HDDと
して使用した場合にヘッドクラッシュ等による損傷を防
止するために行う。そこで、強度のためには最低5μm
以上のメッキ厚とするのが望ましく、また余り厚くする
とメッキ液が多量に必要であり、経済的に不利であるの
で20μm以上とするのは好ましくない。このメッキ工
程により、所謂下地メッキ基盤が作製できる。
Base plating is applied to this substrate.
The plating process usually includes a pretreatment process such as degreasing, etching, and Zn substitution, and an actual plating film forming process. A nonmagnetic material such as Ni-P is usually used for the plating film. This plating step is performed to impart hardness to the disk surface and prevent damage due to head crush or the like when used as an HDD. Therefore, at least 5 μm for strength
It is desirable to set the plating thickness to the above, and if it is too thick, a large amount of plating solution is required, which is economically disadvantageous. By this plating step, a so-called base plating substrate can be manufactured.

【0038】この下地メッキ基盤は次に研磨工程に供せ
られ、メッキ欠陥の除去及び表面の平滑性が得られる。
更に、所謂テクスチャ処理を必要に応じて行い、スパッ
タ等により磁性体皮膜を形成した後、磁気ディスクとし
て使用する。
This underplating substrate is then subjected to a polishing step to remove plating defects and obtain surface smoothness.
Further, so-called texture processing is performed as necessary, and a magnetic film is formed by sputtering or the like, and then used as a magnetic disk.

【0039】次に本発明の実施例を示す。Next, examples of the present invention will be shown.

【0040】[0040]

【実施例1】表1に示す化学成分のアルミニウム合金を
表2に示す条件で造塊した。この時、造塊中に鋳塊表面
状態をチェックしながら鋳造速度を上げて行き、溶湯漏
れがあった場合には、直ちに鋳造を停止し、その速度を
記録した。その後、510℃で18時間の均熱後、48
0℃で熱間圧延を行い、5mm厚とした。更に冷間圧延を
行い、1.2mm厚のアルミニウム板を作成した。このア
ルミニウム板について外径95mm、内径25mmのディス
クに打ち抜き加工を行い、最大晶出物サイズを調査し
た。その結果を表3に示す。表3から、本発明範囲内の
鋳造条件によれば、7μm以上の晶出物が皆無であるこ
とがわかる。
Example 1 An aluminum alloy having the chemical composition shown in Table 1 was cast under the conditions shown in Table 2. At this time, the casting speed was increased while checking the surface state of the ingot during casting, and if there was a molten metal leak, the casting was immediately stopped and the speed was recorded. Then, after soaking at 510 ° C. for 18 hours, 48
Hot rolling was performed at 0 ° C. to obtain a thickness of 5 mm. Further, cold rolling was performed to prepare an aluminum plate having a thickness of 1.2 mm. This aluminum plate was punched into a disk having an outer diameter of 95 mm and an inner diameter of 25 mm, and the maximum crystallized product size was investigated. The results are shown in Table 3. From Table 3, it can be seen that under the casting conditions within the scope of the present invention, there is no crystallized substance of 7 μm or more.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】[0042]

【表2】 [Table 2]

【0043】[0043]

【表3】 [Table 3]

【0044】[0044]

【実施例2】表4に示す化学成分のアルミニウム合金を
鋳造速度80mm/分、鋳塊厚さ400mmにて造塊した。
その後、510℃で10時間の均熱後、480℃で熱間
圧延を行い5mm厚とした。更に冷間圧延を行い、1.2m
m厚のアルミニウム板を作成し、その機械的性質を調査
した。更に、外径95mm、内径25mmのディスクに打ち
抜き加工を行い、次いでサブストレート加工を行った
後、Ni−Pメッキを施し、メッキ欠陥の調査を行っ
た。機械的性質及びメッキ性の調査結果を表5に示す。
Example 2 An aluminum alloy having the chemical composition shown in Table 4 was cast at a casting speed of 80 mm / min and a cast thickness of 400 mm.
Then, after soaking at 510 ° C. for 10 hours, hot rolling was performed at 480 ° C. to obtain a thickness of 5 mm. Further cold rolling to 1.2 m
An aluminum plate with a thickness of m was prepared and its mechanical properties were investigated. Further, a disk having an outer diameter of 95 mm and an inner diameter of 25 mm was punched, then subjected to substrate processing, Ni-P plating was performed, and plating defects were investigated. Table 5 shows the results of the investigation of mechanical properties and plating properties.

【0045】なお、メッキ性の評価は、メッキピット及
び10μm以上のノジュールのないものを◎(優)、メッ
キピットがなく、10μm以上のノジュールが5個/mm2
以下のものを○(良)、それ以外のものを×(劣)とした。
The evaluation of the plating property was ◎ (excellent) when there were no plating pits and nodules of 10 μm or more, and 5 nodules of 10 μm or more without plating pits / mm 2
The following were evaluated as ◯ (good), and the other were evaluated as x (poor).

【0046】表5から、本発明例は、比較例と比べて非
常に高強度であり、かつメッキ欠陥がないことがわか
る。
From Table 5, it can be seen that the inventive examples have much higher strength than the comparative examples and have no plating defects.

【0047】[0047]

【表4】 [Table 4]

【0048】[0048]

【表5】 [Table 5]

【0049】[0049]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高強度化を達成できると共に、7μm以上の晶出物を皆
無化することができ、また高生産性も可能となるので、
HDD用アルミニウム基盤の薄肉小径化に寄与する効果
は顕著である。
As described in detail above, according to the present invention,
Since high strength can be achieved, crystallized substances of 7 μm or more can be eliminated, and high productivity is also possible.
The effect of contributing to the thinning of the aluminum base for HDDs and the reduction in diameter is remarkable.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重量%で(以下同じ)、必須元素としてM
g:5.0〜8.0%を含有し、更にCu:0.03〜0.3
%、Mn:0.1〜0.5%を含有し、残部がAl及び不純
物からなり、該不純物のうちFeとSiをそれぞれ0.0
2%≦Fe≦0.1%、0.02%≦Si≦0.1%に規制
したアルミニウム合金を、鋳造速度60〜150mm/
分、鋳塊厚さ200〜500mmの条件にて鋳造すること
を特徴とする高強度かつ晶出物サイズの小さいHDD用
アルミニウム合金の鋳造方法。
1. In% by weight (hereinafter the same), M as an essential element
g: 5.0-8.0%, Cu: 0.03-0.3
%, Mn: 0.1-0.5%, the balance consisting of Al and impurities, of which Fe and Si are each 0.0
An aluminum alloy regulated to 2% ≤ Fe ≤ 0.1% and 0.02% ≤ Si ≤ 0.1% is cast at a casting speed of 60 to 150 mm /
A casting method of an aluminum alloy for HDD having a high strength and a small crystallized product size, which is characterized in that the casting is performed under the condition that the ingot thickness is 200 to 500 mm.
【請求項2】 更にZn:0.5%以下を含有する請求項
1に記載の方法。
2. The method according to claim 1, further containing Zn: 0.5% or less.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の方法により作製
したHDD用アルミニウム合金基盤。
3. An aluminum alloy substrate for HDD, which is produced by the method according to claim 1.
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